(Ifce) Considere as afirmações sob a luz da 2^{\underline{\mathbf{a}}} lei de Newton.
I. Quando a aceleração de um corpo é nula, a força resultante sobre ele também é nula.
II. Para corpos em movimento circular uniforme, não se aplica a 2^{\text {a }} lei de Newton.
III. Se uma caixa puxada por uma força horizontal de intensidade F=5 \mathrm{~N} deslocar-se sobre uma mesa com velocidade constante, a força de atrito sobre a caixa também tem intensidade igual a 5 N .
Está(ão) correta(s):
a) apenas III.
b) apenas II.
c) apenas I.
d) I e III.
e) II e III.

Passo 1

O enunciado apresenta três afirmações e pede quais são corretas sob a luz da 2^{\text{a}} lei de Newton,. As afirmações são:
  • I. Quando a aceleração de um corpo é nula, a força resultante sobre ele também é nula.
  • II. Para corpos em movimento circular uniforme, não se aplica a 2^{\text{a}} lei de Newton.
  • III. Se uma caixa puxada por uma força horizontal de intensidade F=5\\ \mathrm{N} deslocar-se sobre uma mesa com velocidade constante, a força de atrito sobre a caixa também tem intensidade igual a 5\\ \mathrm{N}.
Dados explícitos que vamos usar:
  • A intensidade da força de tração na afirmação III é \,F=5\\ \mathrm{N}\,.
  • Na afirmação III há movimento com velocidade constante (logo aceleração é nula).
    A pergunta final é: quais das afirmações I, II, III são corretas?

Passo 2

Enunciando a 2^{\text{a}} lei de Newton e explicando cada termo.
A 2^{\text{a}} lei de Newton pode ser escrita como
\sum \vec{F} = m\,\vec{a},
onde:
  • \sum \vec{F} é a soma vetorial de todas as forças que atuam no corpo (força resultante);
  • m é a massa do corpo (uma grandeza escalar, positiva);
  • \vec{a} é a aceleração do corpo (vetor), que diz como a velocidade muda no tempo (modulo e/ou direção).
    Essa equação é vetorial: significa que componente a componente a soma das forças dá m vezes a aceleração correspondente.

Passo 3

Analisando a afirmação I com base na fórmula.
Se a aceleração é nula, temos \vec{a}=\vec{0}. Substituindo na lei,
\sum \vec{F} = m\,\vec{0}=\vec{0}.
Portanto a força resultante (soma vetorial das forças) é \vec{0}. Conclusão: a afirmação I está correta. Observação didática: isso vale independentemente do número de forças individuais — elas podem existir e se cancelarem vetorialmente, o que resulta numa força resultante nula.

Passo 4

Analisando a afirmação II e explicando movimento circular uniforme.
No movimento circular uniforme a velocidade tem módulo constante, mas sua direção muda continuamente. Como aceleração mede a variação do vetor velocidade, nesse caso a aceleração não é nula: existe uma aceleração centrípeta apontando para o centro da curva. A magnitude dessa aceleração é
a_c=\frac{v^2}{r},
onde v é o módulo da velocidade e r é o raio da trajetória. Pela 2^{\text{a}} lei,
\sum \vec{F}=m\,\vec{a}_c,
isto é, existe uma força resultante (a resultante centrípeta) responsável por \vec{a}_c. Logo a 2^{\text{a}} lei se aplica perfeitamente ao movimento circular uniforme — ela prevê exatamente a necessidade de uma força centrípeta. Conclusão: a afirmação II é falsa.

Passo 5

Analisando a afirmação III com um diagrama de forças mental (forças horizontais e verticais).
Na situação da afirmação III: uma caixa é puxada horizontalmente com F=5\\ \mathrm{N} e se move com velocidade constante. Velocidade constante implica aceleração nula, \vec{a}=\vec{0}. Aplicando a 2^{\text{a}} lei na direção horizontal:
\sum F_x = m a_x = m\cdot 0 = 0.
As forças horizontais relevantes são a força de tração para a direita (valor 5\\ \mathrm{N}) e a força de atrito para a esquerda (digamos F_{\text{atrito}}, negativa em sentido oposto). Para que a soma seja zero, a magnitude do atrito deve igualar a força de tração:
|F_{\text{atrito}}| = 5\\ \mathrm{N}.
Na direção vertical o peso e a normal se anulam (não há aceleração vertical), então não mudam essa conclusão. Observação: como a caixa está em movimento, fala-se de atrito cinético; independentemente disso, para velocidade constante o atrito cinético deve ter magnitude 5\\ \mathrm{N} e sentido oposto ao movimento. Conclusão: a afirmação III está correta.

Passo 6

Sumarizando as conclusões:
  • I é verdadeira.
  • II é falsa.
  • III é verdadeira.
Portanto as afirmativas corretas são I e III.

Resposta

d) I e III

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